HTXLY输电线路异频参数测试系统.docx
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HTXLY输电线路异频参数测试系统
HTXL-Y输电线路异频参数测试系统
一、简介
在传统的输电线路工频参数测试中,采用三相自耦变和大容量隔离变压器提供测试电源,通过电力计量用的CT和PT作电信号变换,最后用指针式的高精度电力测试仪表(电流表、电压表和功率表)测量各个电参量,最后计算得到输电线路工频参数测试结果。
整套试验设备体积庞大,重量大,需要吊车等配合工作,十分不利于现场工作,而且由于测试电源是工频电源,容易与耦合的工频干扰信号混频,带来很大的测量误差,需要大幅度提高信噪比,对电源的容量和体积要求又进一步提高。
图1-1传统测试方法需要的调压器,隔离变压器,三相变压器
图1-2传统方法测量需要的表计和复杂的接线
目前市场中销售的不提供测试电源的输电线路参数测试仪器,测试过程中仍然需要庞大的工频电源设备,在强干扰情况下依然无法正常工作,严重时甚至烧毁仪器,这类仪器只是替代了传统的表计,实现了测试和计算自动化,但是无法解决测量中的抗干扰和三相电源设备体积庞大的根本问题。
随着电网的发展和线路走廊用地的紧张,同杆多回架设的情况越来越普遍,输电线路之间的耦合越来越紧密,在输电线路工频参数测试时干扰越来越强,严重影响测试的准确性和测试仪器设备的安全性,针对这一问题,我们开发了新一代输电线路异频参数测试系统,集成异频测试电源、测量仪表、数学模型于一体,消除强干扰的影响,保证仪器设备的安全,能极其方便快速、准确地测量输电线路的工频参数。
二、仪器特点
主要特点有:
1.抗干扰能力强,能在异频信号与工频干扰信号之比为1:
10的条件下准确测量;
2.快速准确完成线路的正序电容,正序阻抗,零序电容,零序阻抗等参数的测量,还可以测量线路间互感和耦合电容(线路直阻采用专门的HVLR线路直阻仪进行测量);
3.外部接线简单,仅需一次接入被测线路的引下线就可以完成全部的线路参数测量;
4.仪器以DSP数字信号处理器为内核,实现测试电源、仪表、计算模型集成化,将一卡车的设备浓缩为一台仪器。
大屏幕汉字显示液晶,旋转鼠标操作方式,面板汉字微型打印机打印结果,操作十分简便;
5.测试过程快捷,仪器自动完成测试方式控制、升压降压控制和数据测量和计算,并打印测量结果,一个序参数的测量约一分钟就能完成,试验时间缩短,工作量大大减小,5分钟内可完成传统方法两个小时的工作量;
6.测量精度高,仪器本身提供接近工频的异频电源(47.5Hz和52.5Hz),轻松分离工频及杂波干扰,有效地实现小信号的高精度测量;
7.可以保存2048组测试数据,并能够通过USB接口导出到上位计算机进行数据管理及报告生成。
8.解决了现有测试手段存在的测试接线倒换烦琐、抗干扰、稳定度、精度等方面存在的问题。
三、技术指标
1.仪器供电电源:
三相,~380V±10%,15A,50Hz(有效值)
2.仪器内部异频电源特性:
最大输出电压:
三相,0~200V(有效值,<±1%)
最大输出电流:
5A
输出频率:
47.5Hz,52.5Hz(<±0.1HZ)
最大输出功率:
三相33kW(9kW)
有功功率:
功率因数在0.1~1.0时,±0.5%读数±1个字
具备测量两相线路的功能(包括直流输电线路和电气化铁路牵引线路)
3.测量范围:
电容:
0.1~30μF;
阻抗:
0.1~400Ω;
阻抗角:
0°~360°;
线路长度从0.3km到400km均应能够稳定准确测试
4.测量分辨率:
电容:
0.01μF;
阻抗:
0.01Ω;
阻抗角:
0.01°
5.测量准确度:
电容:
≥1μF时,±1%读数±0.01μF;
<1μF时,±3%读数±0.01μF;
阻抗:
≥1Ω时,±1%读数±0.01Ω;
<1Ω时,±3%读数±0.01Ω;
阻抗角:
测试条件:
电流>0.1A;
±0.3°(电压>1.0V),±0.5°(电压:
0.2V~1.0V)
6.保护功能,仪器具有过流、过压、接地等保护功能。
仪器面板带有三相保险,过流过压都是通过保险保护仪器安全和操作人员安全(前提是按照高压试验安全操作要求,将仪器大地端子可靠接地),不会烧坏仪器。
7.波形畸变率:
正弦波,畸变率<2%。
8.绝缘性能、抗震性能
绝缘电阻(MΩ)
电源输入端
大于10MΩ
电流输出端
大于10MΩ
电压测量端
大于10MΩ
8.1耐压强度:
1.5kV,1min,无击穿飞弧;满足长途、恶劣路面运输;
8.2试验室做0.5m跌落试验后能可靠稳定测试;
9.抗干扰参数:
抗干扰电流:
线路首末两端短接接地时不小于50A。
能在仪器输出信号与干扰信号之比为1:
10的条件下稳定准确完成测试。
具有二相线路工频参数测试的功能。
10.重量:
主机65Kg。
11.仪器使用环境:
环境温度:
-15℃—40℃;相对湿度:
≤90%。
四、仪器外观和面板示意图
仪器外观如图4-1所示
图4-1仪器外观
仪器面板如图4-2所示
图4-2仪器面板指示图
其中:
1.电压测量输入(UA、UB、UC、UN)插孔(电压测量端子);
2.测试电源输出(A、B、C、N)插孔(电流测量端子);
3.仪器安全接地插孔(插入所配裸铜线);
4.仪器三相总电源输入插孔;
5.仪器工作电源开关,为DSP及采集、控制部分提供电源;
6.仪器系统复位按键;
7.测试电源复位按键;
8.面板式高速热敏微型打印机;
9.测试电源紧急停止按键(测试异常时,可以紧急停止异频测试电源,保护设备);
10.USB接口;
11.液晶对比度调节;
12.旋转操作鼠标;
13.液晶显示屏;
14.测试电源开关(三相),异频测试电源开关,在开始测试前打开,测试完成后关闭;
15.电压通道传感器输入保险(100mA);
16.现场测量接线及对端操作提示图(6张图)。
注意:
测试接线和拆线操作请按照下述步骤进行:
1.将被测试线路的引下线可靠接地;
2.将仪器保护地(裸铜线)可靠接入大地;
3.将仪器测试线连接至被测试线路的引下线;
4.开始测试前打开线路引下线的接地;
5.所有测试完成后,将线路引下线可靠接地;
6.拆除仪器测试线;
7.拆除接地线(裸铜线);
8.恢复被测线路状态。
操作原则:
在进行仪器接线或者拆线操作时,保证线路引下线可靠接地!
警告!
任何不按操作程序操作的行为,都有可能造成设备损坏或者操作人员安全问题!
五、测试接线
1.仪器现场测试接线
测试开始前,将测量端的线路引下线可靠接入大地,并将面板左上角的仪器接地端子可靠接入大地,然后分别将电源输出信号地N和电压输入信号地UN分别可靠接入大地,将测试电源输出端子A、B、C连接到线路测量引下线仪器电源侧,最后将电压测量端子UA、UB、UC接入线路引下线线路侧,如图5-1,仪器测试接线完成后,再打开线路引下线的接地,以保证设备和操作人员安全。
仪器测试采用四极法原理,被测线路需要电流引下线3根,电压引下线3根,电流测试线位于测试电源侧,电压引下线位于线路侧,以消除测量端的测试线和接触电阻的影响。
如果测试引下线只引出3个端子,尽量用截面积足够大的导线,并保证与线路测量端可靠连接,避免引入较大的接线误差。
仪器测试接线极为简捷,只需一次接入上述测试线,通过仪器自动控制测量方式和被测线路对端接线方式配合,即可完成所有序参数测量,大大提高测试效率和操作安全性。
零序测试时,仪器内部已经将A、B、C三相短接输出。
但电压测试通道会测试到引线电阻,导致引起额外的误差。
如果线路很短,为确保测试准确度,零序阻抗测试时,请严格按照接线图接线。
仪器内部已经将N、UN、左上角的仪器接地端等三个柱子可靠连接,现场接线时可以只连接左上角的仪器接地端到大地就可以了。
2.正序参数测试接线及对端操作
在正序电容(正序开路)测试中,被测线路对端(相对于测量端)开路,将仪器电源输出引至被测线路测量端外侧电流引下线,电压测量输入端接至电压引下线,三相、两相、单相回路的测试接线如图5-1所示。
图5-1正序电容测试接线及对端操作示意图
进行正序阻抗(正序短路)测试时,将对端短接接地,如图5-2。
实际测量中,由于仪器测试电源三相平衡度较高,对端完全可以接地,不会引入超过精度要求的测量误差。
这样,可以与零序阻抗测试时的对端状况保持一致,简化对端操作,提高工作效率。
三相回路两相回路
单相回路
图5-2正序阻抗测试接线及对端操作示意图
3.零序参数测试接线及对端操作
在零序电容(零序开路)测试中,通过仪器内部的控制回路切换测试信号连接方式,实际的测试接线相当于图5-3所示的连接关系。
零序电容测试中,测量端三相短接,仪器只输出一相测试电源到被测线路。
对端保持三相开路状态,不影响测试准确度,与正序电容状态一致,可以简化对端操作,提高工作效率。
图5-3零序电容测试实际接线连接关系示意图
零序阻抗(零序短路)测试时,将对端线路短接,并可靠接至大地,如图5-4所示,其余信号引线与零序电容测量时保持一致。
图5-4零序阻抗测试实际接线连接关系示意图
4.互感测试接线及对端操作
测试两条输电线路间的互感时,被测线路测量端和对端三相分别短接,对端接大地,将仪器输出C和电压测量端子UC分别接入被测线路1的测试引下线,被测线路2的测量端引下线接入面板互感测量端子UH(UC),端子UL(UN)接大地,如图5-5所示。
图5-5互感测试接线示意图
5.耦合电容测试接线及对端操作
测试两条输电线路间的耦合电容时,被测线路1,2的测量端和对端三相分别短接,对端不接地,被测线路1的电流引下线接至仪器输出端C,电压引下线接至电压测量端UC,被测线路2的首端分别接至UN和N端,N端接大地,如图5-6。
图5-6的电路实际上测量的是线路1、2之间的耦合电容和被测线路1的零序电容之和,所以进行耦合电容测试前应先测量被测线路1的零序电容。
图5-6耦合电容测试接线示意图
六、仪器软件操作说明
仪器以DSP为内核,采用320×240液晶显示器,旋转鼠标操作控制,界面设计简洁,现场操作方便。
仪器可以保存2048组测试数据,配置一个USB接口,可以将测试数据通过U盘导出到PC机数据分析管理软件系统;面板微型打印机现场直接打印测试数据,方便快捷。
1.系统软件启动
仪器电源打开后,进入主界面,如图6-1所示。
检查好测试接线后,选择界面上提示的按钮,进行相应的测试。
图6-1系统软件启动界面(主界面)
2.参数测试
2.1测试界面介绍
在主界面中,旋转鼠标到“正序阻抗”功能为反白显示,按压鼠标,弹出图6-2对话框。
图6-2输入线路长度菜单
此时提示操作者输入线路长度,默认长度是1km。
请输入此参数,便于仪器在数据保存、打印等过程能正确输出每公里的测试参数。
点击“确认”后,出现6-3的干扰测试界面。
图6-350Hz干扰测试界面
图6-447.5Hz测试界面
干扰信号测试完成后,显示干扰信号的值,并判断干扰信号是否超标,如果超标,仪器将退出测试流程。
反之,进入47.5Hz的测试流程,如图6-4所示。
程序设定为接入测试电源后(抑制后)的干扰电压<250V,干扰电流<40A。
47.5Hz,试验完成后,仪器立即转入52.5Hz的试验流程,如图6-5所示。
图6-552.5Hz测试界面
两个频率的试验完成后,进入降压过程,投入保护,显示最终的测试结果。
同时,弹出“保存”、“打印”和“退出”菜单。
如图6-6所示。
图6-6测试完成后的菜单
显示的测试结果有三行。
第一行是测试的总阻抗;第二行是总阻抗的模和角度;第三行是每公里阻抗。
电容测试完成后的现实界面如图6-7所示。
第一行显示测试的总电容值,第二行显示每公里电容值。
图6-7试验结果显示
以上介绍的是正序阻抗的测试操作及试验流程,其它项目除了接线有差异外,操作和试验流程类同。
2.2时间设置
仪器的数据记录依赖时间作为数据标签。
因此正确地设置时间十分必要。
设置时间的界面如图6-8所示。
第一行显示的是日期,如:
2009/11/08,表示的是2009年11月8日。
第二行显示的是时间,如:
14:
38:
54,表示的是当前时间为14点38分54秒。
鼠标操作方法:
旋转鼠标(不按压)移动光标,按压鼠标(不能弹起)的同时旋转鼠标,改变当前光标位置的数值。
输入完成后,选择“yes”保存设置后返回,选择“no”不保存设置返回。
图6-8时间设置菜单
2.3文件管理
文件管理有“打开”、“删除”、“导出”等三个功能菜单。
打开:
打开保存好的数据记录,进行查看、打印。
删除:
整盘删除存储记录,删除已经导出的无用数据,便于检索过程的简洁明朗。
删除前请确认数据已经成功导入到上位计算机。
导出:
将保存好的数据记录复制到U盘。
图6-9文件管理菜单
2.3.1打开文件
在6-9的菜单下,点击“打开”,将弹出6-10的检索文件界面。
图6-10文件检索界面
每次进入此菜单,仪器显示的都是最后一条数据记录。
点击“向前”搜索当前记录的前一条记录;同理,点击“向后”搜索当前记录的后一条记录;每条记录显示的内容有:
数据类型、数据标识(时间标签),简单的测试结果。
图中第三行的“25/25”,表示总的记录数是25个,当前的记录是第25个。
选择“打印”,将打印出与测试流程完全相同的测试数据。
2.3.2删除文件
点击“删除”功能,仪器弹出如图6-11所示的交互界面,以免误操作。
图6-11删除文件界面
2.3.3文件导出
点击“导出”,如果没有插入U盘,显示如图6-12的提示界面。
反之,进入如图6-13的操作界面。
图6-12文件导出菜单1
图6-13文件导出菜单2
点击“返回”,仪器回到主菜单。
菜单的第一行用于设置线路类型,电力系统一般为三相,铁路系统一般为二相。
每按压一次,“三相”和“二相”轮流变化显示。
测试以前务必保证此设置项正确。
开机默认为“三相”。
至此,仪器的操作菜单全部介绍完成。
七、注意事项
1.连接仪器和被测线路时,保证线路测量端可靠接地(挂接地线),测试完成后恢复,取接地线;
2.仪器可靠接大地,注意各个测试信号接地线要按照接线指示图完成;
3.在雷雨天气或者沿线路有雷雨天气时,不能进行测量,以保证人员和设备安全。
八、装箱清单
1.测试电源输出线(电流线)1套四根(黄、绿、红)
2.仪器主机1台
3.电压信号线1套四根(黄、绿、红)
4.三相电源线(黄、绿、红)1套
5.100mA保险10只
6.备用打印纸2卷
7.保护接地线(裸铜线)1根
8.附件箱1个
9.U盘(数据导入导出用)1个
10.合格证1份
11.检验报告1份
九、Pc软件操作说明
软件主要功能有:
1.测试数据导入;
2.测试数据再分析、数据库管理;
3.数据报告生成及打印。
软件启动后的主界面如图9-1所示。
图9-1Pc软件启动界面
9.1导入数据
作用:
用于将仪器试验后保存的数据导入到上位机保存。
点击
“导入数据”菜单后,显示如图9-2所示界面。
图中,右半部分显示的是仪器内部保存数据的目录树,左半部分是上位机的数据结构。
点击“查找”按钮后,弹出如图9-3所示界面。
选择U盘中的“DATA.TXT”数据文件,并点击“打开”按钮或直接双击“DATA.TXT”数据文件,显示如图9-4所示界面。
将所需要的测试数据的复选框选中,最后单击“导入”按钮,导入数据,显示如图9-5所示的界面。
图9-2
图9-3
图9-4
图9-5
如果要修改站点名称,可以选中要修改的站点的树节点后,点击鼠标右键,弹出“修改站点”菜单,单击此菜单后修改站点名称。
如果要修改线路名称,可以选中要修改的线路的树节点后,点击鼠标右键,弹出“修改线路”菜单,单击此菜单后修改线路名称。
9.2导入数据
文件管理的作用:
1.修改线路长度后重新计算测试数据;
2.变电站、线路的添加、修改、删除等;
3.导入各种数据记录,自动生成数据报告。
图9-6是文件管理的操作示例,要对某一站名、线路名进行编辑操作时,点击鼠标右键就会弹出图示的操作界面,选中相应菜单对变电站、线路的添加、修改、删除操作等。
图9-7是正序阻抗测试数据显示界面,单击“修改线路长度”按钮,弹出图9-8所示的修改线路长度对话框,输入要修改的线路长度,将重新计算测试数据。
图9-6
图9-7
图9-8
9.3生成报告
图9-9
如果要生成某条线路的测试报告,将鼠标移到线路名称上点击右键,弹出一个菜单,选择“增加数据报告”,将出现如图9-9的界面。
等待导入数据。
图9-9是数据报告显示界面,单击“选择序参数”按钮,弹出图9-10的选择序参数对话框,选中相应测试类型下的测试数据后,导入到数据报告中。
单击“导出报告”按钮,弹出图9-11的“另存为”对话框。
选择保存的位置后,把该数据报告的内容导入到Word中。
导出后的报告示例如图9-12所示。
已有的数据是通过程序导出的,空白的表格留给试验人员填写。
图9-10
图9-11